2 Introduction des processeurs 64 bits

2.1 Pourquoi le 64 bits

Pour augmenter les performances d'un processeur les fondeurs ont 2 solutions :
- augmenter la vitesse
- doubler le nombre d'instructions par cycle d'horloge


Les fondeurs ne cherchent plus à augmenter la fréquence de leurs processeurs car ils sont arrêtés par des problèmes de température. Ils préfèrent innover en développant de nouvelles architectures pour accroître la puissance de calcul et diminuer la consommation électrique de leurs puces.

Les procédés de fabrication des processeurs sont de plus en plus compliqués.
D’un coté, la finesse de gravure (exprimé en nanomètres) doit sans cesse baisser pour faire tenir un nombre de plus en plus important de transistors dans un espace qui tend à devenir de plus en plus restreint. De l’autre, la chaleur dégagée par le processeur dont la fréquence (donc la consommation électrique) augmente doit rester raisonnable.
Intel, AMD et IBM ont donc dû délaissé la course aux gigahertz pour s’investir dans une nouvelle mission, celle d’optimiser leurs processeurs : 64 bits, calculs distribués, travail en parallèle, optimisation de la consommation… tous les moyens sont bons pour calculer plus vite sans augmenter la fréquence (nous verrons cela plus tard avec le CELL en collaboration avec IBM).

2.2 Les premiers processeurs 64 bits

Les processeurs 64 bits ne savent pas lire des instructions qui lui sont fournis en 32 bits et vis versa. Ce type de processeur utilise des instructions 64 bits incompatibles avec les programmes 32 bits.
INTEL sort en juillet 2001 le premiers processeurs 64 bits L’ITANIUM suivit en 2002 par L’ITANIUM II. Pour contourner le problème d’incompatibilité avec les programmes 32 bits, L’ITANIUM ne les accepte pas tout simplement. Il a donc fallu réécrire (recompiler) l’ensemble des programmes et des systèmes d'exploitation (reconvertir le programme assembleur 32 bits en 64 bits). Ces processeurs ne sont pas orientés pour le grand public mais pour des stations de travail et sont très peu connus de celui-ci.

2.3 Développement du 64 bits et avantages

AMD se penche alors sur l’étude d’un processeur 64 bits pouvant émuler les systèmes d'exploitation 32 bits. L’émulation permet donc de faire tourner des programmes conçus à la base pour processeurs 32 bits, ce qui représente un avantage assez intéressant. Le défaut est que l’émulation pénalise les performances en 32 bits. Cela rend donc les programmes présent sur le marché d’aujourd’hui moins rapide sur un processeur 64 bits et un système d’exploitation 64 bits que sur les version XP (32bits) disponible actuellement. AMD développe conjointement 2 types de processeurs 64 bits, l'Athlon 64 bits et l'Opteron (destiné aux serveurs).
L'avantage premier du 64 bits est de permettre de gérer une plus grande quantité de mémoire, 256 To contre 4 Go aujourd'hui (atout destiné aux professionnelles, peut du grand public dépasse le 1GO de mémoires).
Un autre intérêt du 64 bits vient du fait de pouvoir effectuer très rapidement des opérations très complexes sur des nombres entiers. Prenons un exemple, avec un adressage en 64 bits il est possible de réaliser en une seule passe ce qui pouvait en nécessiter deux avec un processeur 32 bits. L'autre avantage vient du grand nombre de registres (on passe de 8 à 16 GPR) qui limitera les opérations de transfert de leur contenu dans la mémoire.

Les processeurs 64 bits vont s’avérer à leur aise dans des applications tel que le cryptage, les bases de données ou la vidéo. Cependant le code 64 bits peut prendre plus de place que son équivalent 32 bits, il peut donc en découler un code plus lourd (donc plus lent à exécuter) dès lors certaines applications seront plus performantes en 32 bits qu'en 64 bits.
IBM sort également un processeur 64 bits pour Apple le G5.